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热障涂层镍基高温合金超快激光打孔中的裂纹行为
摘要： 为探究热障涂层镍基高温合金超快激光打孔过程中裂纹产生的机理，需进行定量分析。本研究建立了简化的热力耦合模型，用于获取打孔过程中的温度历程、相变应力及热应力，该模型考虑了激光束扫描、激光强度衰减以及打孔深度与打孔时间的非线性关系。将本模型获得的诱导应力与数字图像相关法（DIC）结果进行对比。根据打孔周围裂纹分布情况，运用本模型阐释多层材料打孔过程中裂纹行为的机理。最后，建议采用低脉冲重复频率或水射流辅助方法来降低超快激光打孔过程中的热效应。
关键词： TBC（热障涂层），相变应力，热应力，裂纹行为，超快激光，激光钻孔
更新于2025-09-23 15:19:57
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碳纤维增强复合材料连续波模式与毫秒脉冲模式光纤激光打孔机理研究
摘要： 通过实验与数值模拟研究了碳纤维增强聚合物（CFRP）复合材料在连续波（CW）模式和毫秒脉冲模式下的近红外（NIR）激光钻孔。实验获得了激光穿透时间、入口孔径、表面热影响区（HAZ）宽度及材料烧蚀速率与激光辐照时间和峰值功率密度的关系。当激光输出平均功率密度同为3.5 kW/cm2时，具有更高峰值功率密度的毫秒脉冲模式展现出更高钻孔效率。钻削相同孔径时，峰值功率密度达49.8 kW/cm2的脉冲模式钻孔时间最短（0.23秒），表面HAZ宽度最?。?.54毫米）。此外发现当峰值功率密度超过23.4 kW/cm2时，激光穿透时间急剧缩短。数值模拟分析内部气压后认为：聚合物热解产生的高压气体引发复合材料大量机械侵蚀，从而提升钻孔效率。因此毫秒脉冲激光在CFRP复合材料钻孔中显示出显著优势与应用潜力。
关键词： 脉冲宽度，机械侵蚀，峰值功率密度，表面热影响区，激光钻孔
更新于2025-09-23 15:19:57
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晶圆级MEMS封装中玻璃通孔技术的研究
摘要： 介绍了一种采用皮秒激光（波长532nm）钻削的玻璃通孔（TGV）MEMS制造工艺，解决了TGV封装中碎屑和通孔金属化等可靠性问题。研究表明：在Pyrex 7740玻璃上钻削的TGV呈锥形，300微米厚度玻璃通孔最小入口直径90微米，相对出口直径48微米；四英寸晶圆钻削4874个通孔耗时约9小时58分钟，激光入口侧收集到全部加工碎屑而出口侧保持足够清洁以实现键合。该带TGV的玻璃通过阳极键合与MEMS传感器硅结构封装，采用电子束蒸发金属覆盖通孔底部、侧壁及表面实现垂直电互连，金属与硅直接接触且接触电阻低。以此工艺制作的MEMS陀螺仪采用吸气剂维持真空，两年内真空度保持在1Pa以下。该具有工艺简单、成本低廉特点的MEMS制造流程非常适合工业化量产。
关键词： 玻璃通孔（TGV）、激光钻孔、微机电系统器件、晶圆级封装
更新于2025-09-23 01:36:15
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旋转气体射流辅助振镜扫描CO?激光切孔技术
摘要： 激光钻孔阵列是旨在提升效率而不影响激光钻孔质量的重要研究领域之一。本文采用旋流气体射流辅助振镜扫描CO?激光器的激光套料加工技术。该旋流气体射流基于激光套料工艺设计，其喷嘴由四个进气管道构成以产生涡流。该方案能有效排除羽状颗粒并减少工件表面飞溅，从而缓解过度冷却问题。通过ANSYS CFX计算流体动力学软件模拟确定了最佳参数设置。这种旋流气体射流可与振镜扫描系统配合使用，避免激光束受飞溅物干扰。四个进气管道形成的涡流中心空腔导致喷嘴内压力不对称及工件表面速度分布变化。实验验证：当套料扫描速度为30 mm/s时，加工深度可提升110%；在1 mm直径套料加工中，相比无辅助条件，旋流辅助使材料去除体积提高71%。此外，随着振镜扫描系统加工区域增大，旋流射流的材料去除率会相应提升。
关键词： 激光套料切割、激光钻孔、旋流气体射流、基于振镜的扫描系统
更新于2025-09-16 10:30:52
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[IEEE 2019国际晶圆级封装会议(IWLPC) - 美国加州圣何塞(2019.10.22-2019.10.24)] 2019国际晶圆级封装会议(IWLPC) - MEMS导板精密间距激光微钻孔的最新突破
摘要： 过去几年间，激光钻孔技术已成为先进垂直探针卡导板制造的关键使能技术。主要推动力之一在于需求转变：从机械钻孔与激光钻孔均可实现的圆形孔，转向MEMS式探针所需的矩形孔——这类矩形孔只能通过激光技术高效加工。随着半导体技术与晶圆测试的进步，另一关键驱动因素是高密度钻孔需求，即要求在更紧密的间距上钻制越来越小的孔，同时保持相邻孔间材料完整。传统激光钻孔形成的三维孔型轮廓（如所谓的"入口圆角"和"锥角"特性）往往限制了更精密的孔位排布。因此核心挑战在于开发能将入口圆角和锥角值基本降至零的新工艺。近期技术突破已成功实现这一目标。
关键词： 激光钻孔、导向板、探针卡
更新于2025-09-16 10:30:52
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飞机吸力面穿孔的激光微钻孔方法
摘要： 为降低大型客机的燃油消耗，混合层流控制是一项关键技术。为实现减阻效果，机翼前缘需加工数百万个直径约50微米的孔洞。本文介绍了采用单脉冲与冲击钻孔两种激光工艺对钛合金薄板进行穿孔的方案：单脉冲技术采用脉冲光纤激光器配合同轴供气钻孔光学系统实现"飞行中"钻孔；冲击技术则通过调Q光纤激光器与振镜扫描系统组合形成灵活的钻孔工艺。
关键词： 打击乐、微孔、单脉冲、HLFC结构、激光钻孔
更新于2025-09-16 10:30:52
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利用人工智能技术预测激光钻孔的质量特性
摘要： 激光微钻孔技术在航空航天、汽车和生物医学领域广泛应用，用于获取具有精确几何质量且表面无裂纹的微孔。为经济高效地在难加工材料上实现目标质量的微孔加工，计算智能方法被用于精准预测钻孔工艺的性能指标。本研究采用脉冲毫秒级Nd:YAG激光器，在相同加工条件下通过改变电流、脉冲宽度、脉冲频率和气体压力等参数，对钛合金和不锈钢进行微钻孔实验。运用自适应神经模糊推理系统(ANFIS)和多基因遗传编程(MGGP)等人工智能技术预测入口/出口圆度、热影响区、飞溅区域和锥度等性能指标。实验数据的70%作为训练集，剩余30%作为测试集。结果表明：加工钛合金工件时，ANFIS模型与MGGP模型的测试数据均方根误差(RMSE)范围分别为8.17-24.17%和4.04-18.34%；加工不锈钢工件时，两模型的RMSE范围分别为13.08-20.45%和6.35-10.74%。对比分析显示MGGP模型在激光钻孔工艺中对性能指标的预测更优，具有精准预测加工输出的潜在应用价值。
关键词： 激光钻孔、自适应神经模糊推理系统（ANFIS）、遗传编程、不锈钢、人工智能、Ti6Al4V合金、表面裂纹
更新于2025-09-12 10:27:22
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激光打孔中金属去除的粒子强度交换方法
摘要： 针对简化激光打孔问题中的金属去除过程，开发了一种无网格粒子强度交换（PSE）方法。为此，通过施加具有高斯强度分布的静态激光束作为外部热源，求解瞬态传热问题。所提出的PSE方案是一种完全拉格朗日方法，与当前最先进技术中采用的其他无网格方法相比更易于实施。通过金属工件单脉冲激光加热的案例研究，评估了PSE方法在解决当前传热问题中的性能。最终将仿真结果与文献中的数值和实验数据进行对比验证，证明了所提方法在处理复杂制造工艺热问题方面的适用性。
关键词： 传热、PSE、无网格方法、激光钻孔
更新于2025-09-12 10:27:22
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激光钻孔重铸层厚度对CMSX-4合金疲劳性能的影响建模
摘要： 本文提出了一种考虑激光钻孔对涡轮叶片气膜冷却孔影响的疲劳寿命预测建模新方法。该方法基于Basquin定律等应力-寿命模型，并引入制造损伤效应。通过考虑激光钻孔工艺产生的重熔层等表面损伤，所提出的经验模型相比其他应力-寿命模型具有独特的通用性。该经验模型已通过现有疲劳数据进行了全面测试和验证。统计分析表明，该模型能充分考虑重熔层厚度影响，适用于估算激光钻孔试样的疲劳寿命。即使仅有少量疲劳数据样本，该模型也能估算未测试试样的寿命，从而减少所需的测试数据量。
关键词： 疲劳寿命、重铸层、激光钻孔、表面缺陷
更新于2025-09-12 10:27:22
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镍基高温合金薄板激光套料钻孔中孔锥度的实验研究
摘要： 本研究论文报告了获得最小孔锥度时的最佳激光钻孔输入参数，并通过实验研究了Inconel-718板材上选定激光钻孔输入参数对孔锥度的影响。Inconel-718是一种镍基超级合金，在航空航天、飞机、汽车、医疗设备、餐饮设备等制造行业领域具有广泛应用。该材料特别适用于从低温到1400°F温度范围内需要高强度的应用场景。Inconel-718还展现出优异的抗拉强度和冲击强度。由于先进材料具有更优的机械性能，传统钻孔工艺难以钻出高质量精密孔。制造几何形状更优的孔是传统钻孔工艺的主要关注点。借助激光钻孔工艺，可以生产出几何形状和尺寸更优的孔。若在最佳参数水平下操作激光系统，孔的几何形状可进一步改善。本文研究了激光输入参数对孔锥度的影响，并提出了降低孔锥度的输入参数最优值。实验采用单因素变量法进行，利用实验数据建立了孔锥度的多元回归模型。通过建立可靠的孔锥度多元回归模型，并运用现代优化工具遗传算法(GA)对切缝锥度进行优化，最终给出了辅助气体压力、激光电流、离焦距离和切割速度(套料速度)等研究激光输入参数的最优值以获得更小的孔锥度。最后讨论了各激光输入参数对切缝锥度的影响。
关键词： 孔锥度、激光钻孔、因科镍718合金、回归模型、遗传算法
更新于2025-09-12 10:27:22